JP2689974B2 - ルビジウム原子発振器 - Google Patents
ルビジウム原子発振器Info
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- JP2689974B2 JP2689974B2 JP7353394A JP35339495A JP2689974B2 JP 2689974 B2 JP2689974 B2 JP 2689974B2 JP 7353394 A JP7353394 A JP 7353394A JP 35339495 A JP35339495 A JP 35339495A JP 2689974 B2 JP2689974 B2 JP 2689974B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- rubidium
- atomic oscillator
- level
- microwave band
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- Expired - Lifetime
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光励起(「光ポン
ピング」ともいう)法を用いたルビジウム原子発振器に
関する。
ピング」ともいう)法を用いたルビジウム原子発振器に
関する。
【0002】
【従来の技術】高精度な発振源として光ポンピング法を
利用した原子発振器が知られているが、ルビジウムガス
セルを備えた原子発振器に関する従来技術として、例え
ば文献(NEC技報、Vol.45、No10、第11
0頁等参照)にその詳細が記載されている。
利用した原子発振器が知られているが、ルビジウムガス
セルを備えた原子発振器に関する従来技術として、例え
ば文献(NEC技報、Vol.45、No10、第11
0頁等参照)にその詳細が記載されている。
【0003】従来のルビジウム原子発振器の光マイクロ
波ユニット内部は、図3に示すような構成とされてい
る。
波ユニット内部は、図3に示すような構成とされてい
る。
【0004】図3を参照して、光マイクロ波ユニット3
は、Rbランプ1とキャビティ2と受光素子5とから構
成されており、キャビティ2内部には、Rbガスセル4
とマイクロ波帯信号発生部10とが設けられている。
は、Rbランプ1とキャビティ2と受光素子5とから構
成されており、キャビティ2内部には、Rbガスセル4
とマイクロ波帯信号発生部10とが設けられている。
【0005】Rbランプ1から出た光11はキャビティ
2に入射した後、Rbガスセル4に入力される。また、
これと同時に、電圧制御型水晶発振器(「VCXO」と
いう)9の出力信号14が光マイクロ波ユニット3内の
キャビティ2に入力されて、マイクロ波帯信号発生部1
0にてマイクロ波帯周波数信号に変換されてRbガスセ
ル4に入力される。マイクロ波帯信号発生部10は、周
知の如く、マイクロ波ダイード(例えば逓倍バラクタダ
イオード等)とキャパシタを備え、信号14の周波数を
マイクロ波ダイオードにより逓倍してなるマイクロ波帯
信号8がRbガスセル4に入力される。
2に入射した後、Rbガスセル4に入力される。また、
これと同時に、電圧制御型水晶発振器(「VCXO」と
いう)9の出力信号14が光マイクロ波ユニット3内の
キャビティ2に入力されて、マイクロ波帯信号発生部1
0にてマイクロ波帯周波数信号に変換されてRbガスセ
ル4に入力される。マイクロ波帯信号発生部10は、周
知の如く、マイクロ波ダイード(例えば逓倍バラクタダ
イオード等)とキャパシタを備え、信号14の周波数を
マイクロ波ダイオードにより逓倍してなるマイクロ波帯
信号8がRbガスセル4に入力される。
【0006】上記の状態において、Rbガスセル4を通
過してキャビティ2から出た光12は、受光素子5にお
いて光から電気信号に変換され、この電気信号は、ルビ
ジウム原子発振器の出力信号を出力するVCXO9の発
振周波数を制御する信号として入力される。
過してキャビティ2から出た光12は、受光素子5にお
いて光から電気信号に変換され、この電気信号は、ルビ
ジウム原子発振器の出力信号を出力するVCXO9の発
振周波数を制御する信号として入力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Rb金属
は、図2に示すような光吸収特性を有している。なお、
図2は、マイクロ波帯信号8を照射しているRbガスセ
ル4にRbランプ1からの光11を透過させた場合、マ
イクロ波帯信号8の周波数によってRbガスセル4にお
けるRbランプ1の光11の吸収率の変化の特性を示し
ている。
は、図2に示すような光吸収特性を有している。なお、
図2は、マイクロ波帯信号8を照射しているRbガスセ
ル4にRbランプ1からの光11を透過させた場合、マ
イクロ波帯信号8の周波数によってRbガスセル4にお
けるRbランプ1の光11の吸収率の変化の特性を示し
ている。
【0008】上述した従来のルビジウム原子発振器にお
いては、Rb原子の共鳴周波数とキャビティ2内部のマ
イクロ波帯信号発生器10にて発生させるマイクロ波帯
周波数とを一致させるために、受光素子5の出力電圧を
検出し、光吸収特性を利用してマイクロ波帯周波数とR
b原子の共鳴周波数との差を求めて、VCXO9の出力
周波数を制御させている。
いては、Rb原子の共鳴周波数とキャビティ2内部のマ
イクロ波帯信号発生器10にて発生させるマイクロ波帯
周波数とを一致させるために、受光素子5の出力電圧を
検出し、光吸収特性を利用してマイクロ波帯周波数とR
b原子の共鳴周波数との差を求めて、VCXO9の出力
周波数を制御させている。
【0009】そして、図2に示したRb金属の光吸収特
性は、キャビティ2内部のマイクロ波帯信号レベルに対
して敏感である。
性は、キャビティ2内部のマイクロ波帯信号レベルに対
して敏感である。
【0010】従って、光マイクロ波ユニット3に入力さ
れる信号レベルが変動した場合、キャビティ2内部のマ
イクロ波帯信号のレベルが変動するため、光吸収特性が
不安定となる。すなわち、マイクロ波帯信号8のレベル
変動に伴い、図2に示す光吸収特性である、受光素子出
力電圧も上下に変動する。
れる信号レベルが変動した場合、キャビティ2内部のマ
イクロ波帯信号のレベルが変動するため、光吸収特性が
不安定となる。すなわち、マイクロ波帯信号8のレベル
変動に伴い、図2に示す光吸収特性である、受光素子出
力電圧も上下に変動する。
【0011】これにより、VCXO9の出力周波数を制
御させる信号(VCXO9に入力される周波数制御信号
であって受光素子5の出力)が不安定となり、このた
め、ルビジウム原子発振器としての出力周波数が不安定
になるという問題がある。
御させる信号(VCXO9に入力される周波数制御信号
であって受光素子5の出力)が不安定となり、このた
め、ルビジウム原子発振器としての出力周波数が不安定
になるという問題がある。
【0012】従って、本発明は、上記従来技術の問題点
に鑑みて為されたものであって、ルビジウム原子発振器
を正常に動作させるために重要な光吸収特性の安定化を
図る構成としたルビジウム原子発振器を提供することを
目的とする。
に鑑みて為されたものであって、ルビジウム原子発振器
を正常に動作させるために重要な光吸収特性の安定化を
図る構成としたルビジウム原子発振器を提供することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、光ポンピングの光源であるルビジウムラ
ンプ(以下「Rbランプ」という)と、マイクロ波帯信
号で原子共鳴するルビジウム金属を封入してなるルビジ
ウムガスセル(以下「Rbガスセル」という)と、マイ
クロ波帯信号発生部と、を含むキャビティと、前記Rb
ガスセルを透過した後の前記Rbランプの光を電気信号
に変換する受光素子と、を光マイクロ波ユニット内部に
備え、前記光マイクロ波ユニットの外部に配設され、前
記受光素子にて変換された電気信号を発振周波数を制御
する信号として入力する電圧制御水晶発振器(以下「V
CXO」という)を備え、前記VCXOの出力を原子発
振器の出力信号とするルビジウム原子発振器において、
前記VCXOの出力信号を入力とするレベル制御器と、
前記受光素子にて変換された前記電気信号を入力し、該
電気信号の時間変動量を検出し該時間変動量を誤差信号
として前記レベル制御部に供給する比較器と、を備え、
前記レベル制御器が、前記比較器からの前記誤差信号に
基づき、前記VCXOの前記出力信号のレベルを制御し
て前記キャビティ内の前記マイクロ波帯信号発生部に供
給し、前記キャビティ内のマイクロ波帯信号レベルを一
定に制御するようにしたことを特徴とするルビジウム原
子発振器を提供する。
め、本発明は、光ポンピングの光源であるルビジウムラ
ンプ(以下「Rbランプ」という)と、マイクロ波帯信
号で原子共鳴するルビジウム金属を封入してなるルビジ
ウムガスセル(以下「Rbガスセル」という)と、マイ
クロ波帯信号発生部と、を含むキャビティと、前記Rb
ガスセルを透過した後の前記Rbランプの光を電気信号
に変換する受光素子と、を光マイクロ波ユニット内部に
備え、前記光マイクロ波ユニットの外部に配設され、前
記受光素子にて変換された電気信号を発振周波数を制御
する信号として入力する電圧制御水晶発振器(以下「V
CXO」という)を備え、前記VCXOの出力を原子発
振器の出力信号とするルビジウム原子発振器において、
前記VCXOの出力信号を入力とするレベル制御器と、
前記受光素子にて変換された前記電気信号を入力し、該
電気信号の時間変動量を検出し該時間変動量を誤差信号
として前記レベル制御部に供給する比較器と、を備え、
前記レベル制御器が、前記比較器からの前記誤差信号に
基づき、前記VCXOの前記出力信号のレベルを制御し
て前記キャビティ内の前記マイクロ波帯信号発生部に供
給し、前記キャビティ内のマイクロ波帯信号レベルを一
定に制御するようにしたことを特徴とするルビジウム原
子発振器を提供する。
【0014】
【作用】本発明によれば、ルビジウム原子発振器の出力
信号及び光マイクロ波ユニット内部のキャビティへの入
力信号を発生させるVCXOと、光吸収特性を起こすた
めのRbガスセルとマイクロ波帯信号発生部をもつキャ
ビティ及びRbランプとを備えたルビジウム原子発振器
において、受光素子の出力信号レベルを検出してその時
間的変動量を求めて誤差信号を出力する比較部と、この
比較部からの誤差信号を受けて、変動したキャビティ内
部のマイクロ波帯レベルを変動前のレベルに戻すレベル
制御部を有し、このレベル制御部は、キャビティ内部の
マイクロ波帯信号レベルを光吸収特性が安定するように
維持制御するもので、キャビティ内のマイクロ波帯信号
発生部10へ供給する信号のレベルをフィードバック制
御することにより、光マイクロ波ユニットの出力信号の
安定化を実現している。
信号及び光マイクロ波ユニット内部のキャビティへの入
力信号を発生させるVCXOと、光吸収特性を起こすた
めのRbガスセルとマイクロ波帯信号発生部をもつキャ
ビティ及びRbランプとを備えたルビジウム原子発振器
において、受光素子の出力信号レベルを検出してその時
間的変動量を求めて誤差信号を出力する比較部と、この
比較部からの誤差信号を受けて、変動したキャビティ内
部のマイクロ波帯レベルを変動前のレベルに戻すレベル
制御部を有し、このレベル制御部は、キャビティ内部の
マイクロ波帯信号レベルを光吸収特性が安定するように
維持制御するもので、キャビティ内のマイクロ波帯信号
発生部10へ供給する信号のレベルをフィードバック制
御することにより、光マイクロ波ユニットの出力信号の
安定化を実現している。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に詳細に説明する。
を参照して以下に詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施形態の構成を示す
図であり、ルビジウム原子発振器における、光吸収特性
を安定化するためにキャビティ内部に入力される信号レ
ベルを安定化するためのブロック図である。
図であり、ルビジウム原子発振器における、光吸収特性
を安定化するためにキャビティ内部に入力される信号レ
ベルを安定化するためのブロック図である。
【0017】図1を参照して、VCXO9の出力信号の
一部をレベル制御器7に取り込み、ある一定のレベルま
で増幅された信号14は、光マイクロ波ユニット3の内
部にあるキャビティ2内のマイクロ波帯信号発生部10
に入り、マイクロ波帯信号8に変換されてRbガスセル
4に照射される。
一部をレベル制御器7に取り込み、ある一定のレベルま
で増幅された信号14は、光マイクロ波ユニット3の内
部にあるキャビティ2内のマイクロ波帯信号発生部10
に入り、マイクロ波帯信号8に変換されてRbガスセル
4に照射される。
【0018】光マイクロ波ユニット3の内部にあるRb
ランプ1から出た光11はキャビティ2に入りRbガス
セル4を通過する。Rbガスセル4を通過した光12は
キャビティ2から出て受光素子5に当たり、受光素子5
にて光信号から電気信号に変換された信号13は、一方
はVCXO9の周波数制御信号となり、もう一方は比較
器6に入力される。
ランプ1から出た光11はキャビティ2に入りRbガス
セル4を通過する。Rbガスセル4を通過した光12は
キャビティ2から出て受光素子5に当たり、受光素子5
にて光信号から電気信号に変換された信号13は、一方
はVCXO9の周波数制御信号となり、もう一方は比較
器6に入力される。
【0019】比較器6では、予め定められた所定の間隔
で信号13を取り込み、その電圧値を基準データとして
記憶しておくとともに、その次のタイミングで取り込ん
だ信号13の電圧と記憶された基準データと比較してそ
の誤差信号をレベル制御器7へ出力する。
で信号13を取り込み、その電圧値を基準データとして
記憶しておくとともに、その次のタイミングで取り込ん
だ信号13の電圧と記憶された基準データと比較してそ
の誤差信号をレベル制御器7へ出力する。
【0020】レベル制御器7では比較器6から出力され
た誤差信号を受けてキャビティ2内のマイクロ波帯信号
発生部10より出力されるマイクロ波帯信号8のレベル
を一定に保つために信号14のレベルを制御する。
た誤差信号を受けてキャビティ2内のマイクロ波帯信号
発生部10より出力されるマイクロ波帯信号8のレベル
を一定に保つために信号14のレベルを制御する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のルビジウ
ム原子発振器によれば、ルビジウム原子発振器内部に光
マイクロ波ユニット、比較器、レベル制御器、マイクロ
波帯信号発生部を接続して、フィードバック系を構成し
たことにより、キャビティ内部のマイクロ波帯信号レベ
ルを一定に保つことができる。この結果、光吸収特性が
安定するため、光マイクロ波ユニットの出力信号も安定
する。従って、本発明によれば、VCXOの周波数制御
信号が安定し、ルビジウム原子発振器としての出力周波
数の安定度を向上できるという効果がある。
ム原子発振器によれば、ルビジウム原子発振器内部に光
マイクロ波ユニット、比較器、レベル制御器、マイクロ
波帯信号発生部を接続して、フィードバック系を構成し
たことにより、キャビティ内部のマイクロ波帯信号レベ
ルを一定に保つことができる。この結果、光吸収特性が
安定するため、光マイクロ波ユニットの出力信号も安定
する。従って、本発明によれば、VCXOの周波数制御
信号が安定し、ルビジウム原子発振器としての出力周波
数の安定度を向上できるという効果がある。
【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図2】マイクロ波帯信号の周波数に依存してRbガス
セルにおけるRbランプ光の吸収率の変化、すなわち光
吸収特性を示す図である。
セルにおけるRbランプ光の吸収率の変化、すなわち光
吸収特性を示す図である。
【図3】従来のルビジウム原子発振器における光マイク
ロ波ユニット周辺の構成を示すブロック図である。
ロ波ユニット周辺の構成を示すブロック図である。
1 Rbランプ 2 キャビティ 3 光マイクロ波ユニット 4 Rbガスセル 5 受光素子 6 比較器 7 レベル制御器 8 マイクロ波帯信号 9 VCXO 10 マイクロ波帯信号発生部
Claims (2)
- 【請求項1】光ポンピングの光源であるルビジウムラン
プ(以下「Rbランプ」という)と、 マイクロ波帯信号で原子共鳴するルビジウム金属を封入
してなるルビジウムガスセル(以下「Rbガスセル」と
いう)と、マイクロ波帯信号発生部と、を含むキャビテ
ィと、 前記Rbガスセルを透過した後の前記Rbランプの光を
電気信号に変換する受光素子と、 を光マイクロ波ユニット内部に備え、 前記光マイクロ波ユニットの外部に配設され、前記受光
素子にて変換された電気信号を発振周波数を制御する信
号として入力する電圧制御水晶発振器(以下「VCX
O」という)を備え、 前記VCXOの出力を原子発振器の出力信号とするルビ
ジウム原子発振器において、 前記VCXOの出力信号を入力とするレベル制御器と、 前記受光素子にて変換された前記電気信号を入力し、該
電気信号の時間変動量を検出し該時間変動量を誤差信号
として前記レベル制御部に供給する比較器と、を備え、 前記レベル制御器が、前記比較器からの前記誤差信号に
基づき、前記VCXOの前記出力信号のレベルを制御し
て前記キャビティ内の前記マイクロ波帯信号発生部に供
給し、前記キャビティ内のマイクロ波帯信号レベルを一
定に制御するようにしたことを特徴とするルビジウム原
子発振器。 - 【請求項2】前記比較器が、前記受光素子からの電気信
号について先にサンプリングした値と今回のサンプリン
グ値との差を前記誤差信号として前記レベル制御器に供
給することを特徴とする請求項1記載のルビジウム原子
発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7353394A JP2689974B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ルビジウム原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7353394A JP2689974B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ルビジウム原子発振器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09186590A JPH09186590A (ja) | 1997-07-15 |
JP2689974B2 true JP2689974B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=18430549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7353394A Expired - Lifetime JP2689974B2 (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | ルビジウム原子発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2689974B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007087988A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Epson Toyocom Corp | 光マイクロ波共鳴器用キャビティ |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP7353394A patent/JP2689974B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09186590A (ja) | 1997-07-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970729 |